стационарным режимам: О - состоянию равновесия, Въ и Аг - динамическим режимам с амплитудами \J\\ и f/si. Рассматривая качественно процесс изменения /к1 и /7bi при небольших начальных отклонениях Шъ\ от значений (Увь соответствующих точкам О, Вг и Аг, или применяя критерий (4.139), убеждаемся в-том, что точки О и Лз соответствуют устойчивым, а точка Вг - неустойчивому режимам.

Определим зависимость амплитуды /к1 от величины обратной связи. При увеличении М от нуля до значения 7И=Л14, при котором характеристики оказываются касательными в начале координат, режим, соответствующий точке О, является устойчивым и малые флуктуации нарастания колебаний не вызывают. При M=Mi режим, соответствующий точке О, становится неустойчивым и малые колебания сразу нарастают до больших амплитуд, соответствующих точке Л4. При дальнейшем увеличении М изменение амплитуд происходит по колебательной характеристике. Если теперь уменьшать М до ММ, то при M=Mi, так же Как и при М=Мз, срыва колебаний не произойдет, так как динамические режимы, определяемые точками Л4 и Лз, являются устойчивыми. Колебания сорвутся, когда М уменьшится до М=М2у так как соответствующая ему точка Лг неустойчива: небольшое уменьшение амплитуды Ui вызовет ее дальнейшее уменьшение до нуля. Зависимость /к1 от М для жесткого режима построена, на рис. 4.276: сплошным линиям соответствуют устойчивые режимы, пунктирной - неустойчивые.

Жесткий режим самовозбуждения колебаний характеризуется скачкообразным возникновением колебаний большой амплитуды при плавном увеличении обратной связи и скачкообразным срывом колебаний при уменьшении обратной связи. Между этими значениями обратной связи существует область затягивания (заштрихована на рис. 4.276) в пределах M2<M<Mi.

Если возбудить .колебания в генераторе при MMt, а затем уменьшать М до значений, соответствующих этой области (например, 7И=7Из), колебания в генераторе сохранятся. Если же увеличивать М до Ms от значений, меньших Mz, колебания в схеме не возникнут. В этом последнем случае колебания можно возбудить, если за счет какого-либо внешнего воздействия создать на короткое время колебания с амплитудой Ubi>U bi: дальше она сама увеличится до Vbi. Этого иногда можно добиться за счет переходных процессов, возникающих при включении напряжения питания.

Выведенные выше соотношения позволяют получить и аналитическую зависимость стационарной амплитуды колебаний от параметров генератора. В мягком режиме колебательная характеристика может быть записана

4i=Sf/B,--4- аии (4.140)

где S=fli-крутизна характеристики активного элемента в рабочей точке, а .сз>0. Характеристика обратной связи (4.138) для схемы рис. 4.21 при

.Ш;=Ыо

/Hl=(i/Afi?3)f/Bl.

Подставляя / I в (4.140) для стационарного режима с Ubi = Ubi, получаем

(4.141)

Выражение (4.141) справедливо при SL/MRa или ММкр.

Автосмещение. В автогенераторах широко применяется автоматическое смещение, действие которого проиллюстрируем на примере схемы рис. 4.28. Выберем исходное смещение на базе транзистора соответствующим участку характеристики 4(6) с

большой крутизной 5 = - , на котором происходит мягкое само-

возбуждение колебаний при небольшой взаимоиндукции М. В процессе нарастания амплитуды колебаний в цепи базы происходит

5 -

-OF О-

Рис. 4.28

Рнс. 4.29

Рис. 4.30

детектирование колебаний, возрастает постоянная составляющая тока базы 1т, происходит смещение рабочей точки транзистора, определяемой выражением Еб==Еб-1бчНб, влево (рис. 4.29). Уменьшение смещения на базе транзистора вызывает уменьшение средней крутизны коллекторного тока. При правильно выбранной величине \Кб переходный процесс в генераторе заканчивается Л/Становлением стационарного режима с отсечкой тока со свойсг-венным ему более высоким КПД.

Таким образом, применение автосмещения позволяет совместить режим мягкого самовозбуждения колебаний с достижением более высоких КПД в жестком режиме.

ВЛИЯНИЕ ВЫСШИХ ГАРМОНИК

в квазилинейном методе при определении первой гармоники тока напряжение на входе активного элемента предполагается синусоидальным. При этом на не слишком высоких частотах прибор считается безынерционным, в котором первая гармоника тока /к1 совпадает по фазе с напряжением ui, т. е. Sep считается величиной действительной. Между тем установление стационарных колебаний в генераторах всегда вызывается уменьшением коэффициента передачи нелинейного элемента при больших амплитудах из-за его нелинейности, в результате чего ток Jk оказывается искаженным по сравнению с напряжением (4.132):

Jk=/ko+/ki cos cof-f/k2COS 2(j>/-f/кзООз 3co/-f...

Если генерация происходит на частоте, равной резонансной частоте контура, первая гармоника напряжения на нем будет в фазе с первой гармоникой тока ы. Для всех высших гармоник сопротивление контура имеет емкостной характер. Поэтому в схеме рис. 4.21 напряжение в можно приближенно представить как

Ub=Ubi cosat + UB2-cos 2©-)--/взСОЗЗ(о--(4.142)

причем при достаточной избирательности контура /7в1>в2, /в1>£/вЗ. ...

Если аппроксимировать характеристику нелинейного элемента полиномом JK=ao-f ai B+ 2 B и ограничиться для упрощения расчетов первыми двумя компонентами (4.142), первая гармоника тока окажется равной

1к1=/к1СО5С0.-Ьа2/7в1<в2СО8С0--(4.143)

где /j(, = ait/Bi- Выражение (4.143) можно записать в виде

tKl = /KlCOS(cO-l-<Ps),

1/1 +(as/a,)2f/B , tg9. = -asf/BsMi. (4.144)

В этом разделе величины /к1 и Sep соответствуют Us = UsiCoswt, н1 и 5ср - полигармоническому напряжению в (4.142).